某消防值班楼框架结构Revit正向设计的应用

严 旭，郝 健，江赛雄

(1.中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司，四川 成都 610021；2.中国人民解放军78131部队，四川 成都 610011)

0 引言

自2000年起，BIM技术在建筑业逐渐得到了广泛的应用，但主要是介于设计—施工之间的碰撞检测、管线综合、净高分析、施工模拟、施工交底等。在设计阶段，BIM技术应用水平较低，主流方式还是根据二维图纸创建BIM模型，有一定的滞后时间，也会增加一定的工作量。

为实现结构专业的BIM设计，许多学者进行了研究[1-10]，提出关键在于BIM软件和结构分析软件之间的数据转换，并实现了Revit和结构分析软件的多种传导方式。TSZ、YJK和PDST实现了读入结构分析模型后一键成图，GSRevit则在Revit中完成前处理工作，读取Revit三维模型并写入广厦结构进行计算[11]。董爱平[12]、李志文等[13]还通过Revit共享参数实现了平法配筋图。郝国龙[14]根据SATWE计算结果创建Revit模型，采用钢筋标记族形成Revit配筋图。但这些方式都不能同时提高BIM设计的效率和质量，难以应对设计过程中和图纸出版后的修改。

不借助插件，直接使用Revit软件进行BIM正向设计，完成全部的结构设计工作，效果到底如何，值得研究。以某±500 kV换流站消防驻站值班楼的结构设计为例，采用Revit完成布置设计，人工导入PKPM后处理模块生成的柱、梁、板二维配筋图，人工创建楼梯图纸，人工完成二维详图。可供BIM结构设计参考，也为结构插件开发商指明了需要二次开发的方向和内容。

1 项目概况

德阳某±500 kV换流站消防改造项目中，业主要求提供全部BIM模型。项目的消防值班楼，位于消防水池的顶板上，结构形式为钢筋混凝土框架结构，柱脚嵌固于消防水池顶板。首层标高3.850 m，二层标高6.850 m，屋顶标高9.850 m，楼梯间屋顶标高12.900 m(图1)。

图1 项目值班楼三维视图(m)

此值班楼体型不大，荷载、孔洞、杆件数量不多，柱脚嵌固于地下室顶板。研究后确定采用Revit进行正向设计，直接在Revit建模并完成全部施工图，完成工程量统计，Revit模型直接提交给业主。

2 Revit正向设计

2.1 Revit样板准备

Revit自带的结构样板不满足国内制图规范的要求，需要进一步完善。为了保证对Revit样板的理解与控制，基于Revit自带的结构样板进行了样板文件定制，具体有：图纸目录、图框、标题栏、会签栏、字体、轴网标头、尺寸标注样式、线宽设置、比例、箭头、线样式、线型图案、标高标头、剖面标头、详图索引、指北针等。

对于柱、梁等可载入族，在Revit中添加截面的操作较为繁琐。为了方便使用，对于此类可载入族，创建与族文件相同存放位置且同名的txt文件，在txt中列出常用的截面尺寸，载入族时就能直接选择拟使用的类型(图2)。

图2 加载矩形混凝土梁的族文件

当需要添加特定的截面时，则直接在txt文件中编辑即可。对于墙、楼梯等系统族，可以事先在族样板文件中修改，也可以在具体使用时根据实际情况添加和修改。此外，还创建了埋件族、孔洞族，为标记的方便，专门创建了配套的标记族(图3)。

图3 形孔洞及配套的标记族(mm)

2.2 Revit布置设计

选择之前完成的结构样板，根据建筑和机电专业的DWG二维提资图，在Revit中可先创建控制性的标高、轴网、柱网，然后逐层进行布置设计:布置框架梁、楼板、次梁、楼梯板、梯柱、梯梁、孔洞和埋件等结构图元。然后继续添加各定位尺寸、构件的的截面标记、定位尺寸、孔洞标记等，即能完成结构布置图(图4)。建模和标记可以同步进行，以结构工程师的方便为准，但为减少图面修改的工作量，标记的工作可以比建模稍微滞后一些。

图4 6.850 m层结构布置图

在Revit中切换到南立面和东立面(图5)，可以看到从南、东方向对整个结构进行剖视的效果。因本结构不出立面图，故不再进一步进行立面图的加工。

图5 南立面和东立面视图

通过这样建模和标记的反复迭代，可以完成最终的施工图，也能完成将来的升版图、竣工图。

2.3 柱、梁、板配筋图

2.3.1 Revit柱平法配筋图

柱平法配筋图包括柱编号图和配筋详图。在平法图集16G1010-1中，将柱平法平法图分为截面注写和列表注写方式两种。在PKPM的砼结构施工图模块中，进一步将柱的平法分为原位截面注写、集中截面注写、平法列表注写三种。原位截面注写是将每个柱的配筋详图直接叠放在柱编号图上，但可能遮挡旁边的柱，需要人工调整配筋详图的位置。平法列表注写则是将配筋详图以表格的形式进行标示，缺点是不直观、不便于理解和校核，优点是便于施工统计下料。集中截面注写则是在平面图中对柱进行编号，将柱的截面配筋图放置在一起，特点是柱编号图和配筋详图互不干扰。

在Revit中，柱编号图可利用结构平面，在可见性中设置仅显示轴网和柱、墙构件，添加编号后即可完成。柱截面配筋图则先可利用PKPM生成的T文件转为DWG，然后在Revit中导入该DWG文件。可见，采用原位截面注写不够方便。考虑到柱配筋的直观性，本次采用集中截面注写的方式(图6)。

图6 柱平法配筋图

在Revit中导入DWG格式的柱配筋详图时，不宜直接导入到由Revit结构平面形成的柱编号图中，为图面排版的方便，宜导入到Revit的绘图视图中，然后在图纸空间中拼装。

2.3.2 Revit梁平法配筋图

平法图集16G1010-1，将梁平法配筋图分为平面注写和截面注写方式两种。梁截面注写的方式是在平面图上标示出梁的剖面号，然后绘制该剖面对应的梁截面配筋详图。当连续梁各跨截面或配筋不同时，相应地需增加各跨梁的截面配筋详图；任意一跨梁，当梁支座与跨中配筋不一致时，则需采用2个截面配筋详图表示。梁截面注写的方式需要绘制多个梁截面配筋详图，操作繁琐，故梁平法配筋图通常采用平面注写的方式。

梁平法配筋图的内容包括楼层平面图和梁的配筋文字。在Revit中，可复制结构平面形成各楼层平面图。梁的配筋文字则可先将PKPM生成的T文件转为DWG，仅保留梁的配筋文字，然后导入到Revit与楼层平面图叠合在一起，调整文字避让，即可形成平法配筋图(图7)。

图7 梁平法配筋图

2.3.3 Revit板配筋图

平法图集16G1010-1还制定了板的平法规则，以文字方式明确板配筋，但需要对每跨板进行编号并归并，当板支座钢筋非通长时，还需要以传统的板配筋方式绘制支座钢筋。板平法不够直观，楼板修改后对板的重新编号和归并也比较繁琐，故我院的习惯是仍旧采用传统的方式绘制板配筋图。

板配筋图的内容包括楼层平面图、板钢筋外形、配筋文字。

与前面梁配筋图的操作类似，还是在Revit中利用结构平面形成各层平面图，将PKPM形成的T文件转为DWG后，仅保留板钢筋外形和配筋文字，导入到Revit与各层平面图叠合在一起，调整文字避让，即形成板配筋图(图8)。

图8 板配筋图

2.4 Revit楼梯

平法图集16G1010-2制定了板式楼梯的平法规则，以文字注写的方式表示楼梯板的厚度、梯板上下纵筋和分布筋。梯板的文字注写可以放在平面图上，也可以放在楼梯剖面图上。

在Revit中，生成楼梯剖面图非常方便，故采用此方式以平法注写的方式表示梯板的配筋。为进一步表示楼梯与梯梁、梯柱的关系，还提供了楼梯三维视图(图9)。

图9 楼梯配筋图

2.5 Revit详图

在结构施工图中，详图通常分为两种。一种是直接在模型中剖出并放大的详图(图10)，另一种是绘图视图中以二维方式绘制的详图(图11)。前者通常是与实际的模型有关，从模型中剖出更为方便；后者则需要以族或二维绘图视图的方式保存，以便其它Revit模型需要时进行复制。

图10 楼梯节点详图

图11 梯柱TZ1截面配筋图

2.6 Revit图纸出版

在本结构的设计中，全程未使用AutoCAD，故不考虑将Revit图纸导出为DWG格式。而是直接在Revit中将图纸打印为PDF文件，用于绘制蓝图。

专业之间配合、提交给业主的图纸，可使用PDF文件，也可直接在Revit中导出DWG图纸，根据对方的需求而定。

3 Revit正向设计体会

在此设计过程中可以看出，Revit擅长于布置设计[15-16]，可以在模型中直接剖出节点详图，但不擅长于绘制二维详图(包括截面配筋图)。所以，有必要在BIM设计的过程中，逐步积累Revit二维详图，并将其标准化，达到易于复用的地步。

在导入各PKPM形成的配筋图时，人工操作的方式也比较繁琐，而且以二维文字表示的平法钢筋，也不便于进一步统计钢筋的工程量。此步骤有必要利用插件来完成。现有商业软件的技术路线是读取PKPM结果，一键形成布置图和配筋图[11]，其中配筋模块在修改为仅读入PKPM配筋结果并形成Revit配筋图后即可在本结构的设计中予以使用。

Revit软件中，柱、梁、板之间的默认剪切关系虽与图纸表达一致，但与技经专业工程量统计规则不一致。Revit默认是柱剪切梁、板剪切柱、板剪切梁，故在统计工程量时，总量是对的，但柱、梁、板的分项统计量有变化。若在Revit中修改剪切关系来解决，会造成图纸虚线、实线的显示错误，比如用梁剪切板后，梁与板交接的边就由虚线变为实线；用柱剪切板后，后续模型修改中新增的柱默认还是柱剪切板，需要再次核实其剪切关系；梁剪切板后，其交线在三维透视的规则下就是实线，Revit能否方便地实现将此交线自动地显示为虚线，尚需进一步研究。为了不影响已完成的图纸，目前可考虑在统计工程量之前，用插件统一修改构件的剪切关系，将来则可考虑由Revit开发方增加选项设置默认的剪切关系，技经专业统计工程量的规则也可以作一些让步。

BIM正向设计所形成的BIM模型是真实模型，有100%正确的几何形体，可随时向建筑和MEP专业提供结构模型，还让结构专业进一步利用BIM模型变为可能[17]。

4 结论

本项目采用Revit以BIM正向设计的方式，完成了平、立、剖的布置设计，导入PKPM生成的柱、梁、板二维配筋图，并在绘图视图中补充二维详图，完成结构施工图。全过程均人工操作Revit和PKPM形成全套施工图，未使用基于Revit的插件，也未使用AutoCAD软件。可以得出如下结论：

1)Revit正向设计是可行的。直接采用Revit就能完成结构的布置设计，即各平、立、剖布置图和楼梯外形图。

2)在Revit中新建二维详图不够简便，应尽量避免在设计过程中新建节点详图。有必要在Revit中积累标准化和易于复用的二维详图，甚至形成通用节点详图。

3)有必要开发插件，读取PKPM等分析软件的配筋结果，在Revit中快速形成柱、梁、板等配筋图。进一步的，将后处理模块嵌入在Revit中，直接对接 Etabs、Sap2000、STAAD等没有出图模块的分析软件。

4)考虑到出图的需要、以及设计过程中模型的反复修改，不建议修改Revit设计模型中梁、板、柱之间的默认剪切关系，此时统计出的材料总量是可用的。当需要分项统计材料时，可开发插件修改剪切关系后再提取工程量，但修改了剪切关系的模型不宜在Revit设计模型中保存。